以下、本発明の表示素子、及びその製造� ��法の好ましい実施形態について、図面を参� ��しながら説明する。尚、以下の説明では、� ��ラー画像表示を表示可能な表示部を備えた� ��像表示装置に本発明を適用した場合を例示� ��て説明する。また、各図中の構成部材の寸� ��は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材� ��寸法比率等を忠実に表したものではない。

 [第1の実施形態]
 図1は、本発明の第1の実施形態にかかる表� �素子、及び画像表示装置を説明する平面図� �ある。図1において、本実施形態の画像表示� ��置1では、本発明の表示素子10を用いた表示� ��が設けられており、この表示部には矩形状� ��表示面が構成されている。すなわち、表示� ��子10は、図1の紙面に垂直な方向で互いに重� ��合うように配置された上部基板2及び下部基 板3を備えており、これらの上部基板2と下部� ��板3との重なり部分によって上記表示面の有 効表示領域が形成されている(詳細は後述。)� ��

 また、表示素子10では、複数の信号電極4� ��互いに所定の間隔をおいて、かつ、X方向に 沿ってストライプ状に設けられている。また 、表示素子10では、複数の基準電極5及び複数 の走査電極6が、互いに交互に、かつ、Y方向� ��沿ってストライプ状に設けられている。こ� ��ら複数の信号電極4と、複数の基準電極5及� �複数の走査電極6とは、互いに交差するよう� ��設けられており、表示素子10では、信号電� �4と走査電極6との交差部単位に、複数の各画 素領域が設定されている。

 また、これら複数の信号電極4、複数の基 準電極5、及び複数の走査電極6は、互いに独� ��して、第1の電圧としてのHigh電圧と、第2の� ��圧としてのLow電圧との間の所定の電圧範囲� ��の電圧が印加可能に構成されている(詳細は 後述。)。

 さらに、表示素子10では、後に詳述する� �うに、上記複数の各画素領域が仕切壁にて� �切られるとともに、複数の画素領域が、上� �表示面側でフルカラー表示が可能な複数の� �に応じてそれぞれ設けられている。そして� �表示素子10では、マトリクス状に設けられた 複数の画素(表示セル)毎に、エレクトロウェ� ��ティング現象にて後述の導電性液体を移動� ��せ、表示面側での表示色を変更するように� ��っている。

 また、複数の信号電極4、複数の基準電極 5、及び複数の走査電極6では、各々一端部側� ��表示面の有効表示領域の外側に引き出され� ��、端子部4a、5a、及び6aが形成されている。

 複数の信号電極4の各端子部4aには、配線7 aを介して信号ドライバ7が接続されている。� ��号ドライバ7は、信号電圧印加部を構成する ものであり、画像表示装置1が文字及び画像� �含んだ情報を表示面に表示する場合に、複� �の各信号電極4に対して、情報に応じた信号� ��圧Vgを印加するように構成されている。

 複数の基準電極5の各端子部5aには、配線8 aを介して基準ドライバ8が接続されている。� ��準ドライバ8は、基準電圧印加部を構成する ものであり、画像表示装置1が文字及び画像� �含んだ情報を表示面に表示する場合に、複� �の各基準電極5に対して、所定の基準電圧Vs� �常時印加するように構成されている。

 また、複数の走査電極6の各端子部6aには� ��配線9aを介して走査ドライバ9が接続されて� ��る。走査ドライバ9は、走査電圧印加部を構 成するものであり、画像表示装置1が文字及� �画像を含んだ情報を表示面に表示する場合� �、複数の各走査電極6に対して、走査電圧Vd� �印加するように構成されている。

 また、走査ドライバ9では、基準ドライバ 8が複数の各基準電極5に対して基準電圧Vsを� �加しているときに、複数の各走査電極6に対� ��て、上記導電性液体が移動するのを阻止す� ��非選択電圧と、導電性液体が信号電圧Vgに� �じて移動するのを許容する選択電圧との一� �の電圧を走査電圧Vdとして印加するようにな っている。そして、画像表示装置1では、走� �ドライバ9が例えば図1の左側から右側の各走 査電極6に対して、選択電圧を順次印加する� �とにより、ライン毎の走査動作が行われる� �うに構成されている(詳細は後述。)。

 また、信号ドライバ7、基準ドライバ8、� �び走査ドライバ9には、直流電源または交流� ��源が含まれており、対応する信号電圧Vg、� �準電圧Vs、及び走査電圧Vdを供給するように� ��っている。

 また、基準ドライバ8は、基準電圧Vsの極� ��を所定の時間(例えば、1フレーム)毎に切り� ��えるように構成されている。さらに、走査� ��ライバ9は、基準電圧Vsの極性の切り替えに� ��応して、走査電圧Vdの各極性を切り替える� �うに構成されている。このように、基準電� �Vs及び走査電圧Vdの各極性が所定の時間毎に� ��り替えられるので、基準電極5及び走査電極 6に対して常時同じ極性の電圧を印加すると� �に比べて、これらの基準電極5及び走査電極6 での電荷の局在化を防ぐことができる。さら に、電荷の局在化に起因する表示不良(残像� �象)や信頼性(寿命低下)の悪影響を防止する� �とができる。

 また、表示素子10には、複数の電極部材f� ��互いに所定の間隔をおいて、かつ、複数の� ��号電極4とそれぞれ対向するように、X方向� �沿ってストライプ状に設けられている。こ� �らの電極部材fは、所定の電圧を印加可能に� ��成されるとともに、導電性液体を充填する� ��めのものであり、後に詳述するように、表� ��素子10の製造工程において、上記導電性液� �を充填するときにのみ、電圧印加が行われ� �ようになっている。言い換えれば、電極部� �fは、表示動作に寄与しない、すなわち導電� ��液体の移動に寄与しない電極部材であり、� ��電性液体の充填作業時に電源(図示せず)が� �続されて、所定の電圧が印加されるように� �成されている。

 一方、信号電極4、基準電極5、及び走査� �極6は、後述の表示用空間の内部で導電性液� ��を移動させるための移動用の電極を構成し� ��いる。

 ここで、図2~図4も参照して、表示素子10� �画素構造について具体的に説明する。

 図2は表示面側から見た場合での図1に示� �た上部基板側の要部構成を示す拡大平面図� �あり、図3は非表示面側から見た場合での図1 に示した下部基板側の要部構成を示す拡大平 面図である。図4(a)及び図4(b)は、それぞれ非C F着色表示時及びCF着色表示時における、図1� �示した表示素子の要部構成を示す断面図で� �る。なお、図2及び図3では、図面の簡略化の ために、上記表示面に設けられた複数の画素 のうち、図1の左上端部に配設された9個の画� ��を図示している。

 図2~図4において、表示素子10は、表示面� �に設けられた第1の基板としての上記上部基� ��2と、上部基板2の背面側(非表示面側)に設け られた第2の基板としての上記下部基板3とを� ��えている。また、表示素子10では、上部基� �2と下部基板3が互いに所定の間隔をおいて配 置されることにより、これら上部基板2及び� �部基板3の間に所定の表示用空間Sが形成され ている。また、この表示用空間Sの内部には� �上記導電性液体16及びこの導電性液体16と混� ��り合わない絶縁性のオイル17が当該表示用� �間Sの内部で上記X方向(図4の左右方向)に移動 可能に封入されており、導電性液体16は後述� ��有効表示領域P1側または非有効表示領域P2側 に移動できるようになっている。

 導電性液体16には、例えば溶媒としての� �と、溶質としての所定の電解質を含んだ水� �液が用いられている。具体的には、例えば1m mol/Lの塩化カリウム(KCl)の水溶液が導電性液� �16に用いられている。また、導電性液体16に� ��、例えば自己分散型の顔料にて黒色に着色� ��れたものが使用されている。具体的にいえ� ��、導電性液体16には、カーボンブラックや� �ニリンブラックなどの顔料に対し、分散安� �化添加物を使用せず、当該顔料自身に分散� �を向上させるための改質処理を施した自己� �散型の顔料が例えば0.1wt%添加されている。� �のような自己分散型の顔料を用いることに� �り、導電性液体16中における顔料の粒子の分 散安定性を著しく向上させている。その結果 、導電性液体16の駆動特性を安定化させ、良� ��な駆動特性を得られるものとしている。

 また、導電性液体16は黒色に着色されて� �るので、当該導電性液体16は、各画素におい て、光の透過を許容または阻止するシャッタ ーとして機能するようになっている。つまり 、表示素子10の各画素では、後に詳述するよ� ��に、導電性液体16が表示用空間Sの内部を基� ��電極5側(有効表示領域P1側)または走査電極6� ��(非有効表示領域P2側)にスライド移動するこ とによって表示色が黒色またはRGBのいずれか の色に変更されるよう構成されている。

 また、オイル17には、例えば側鎖高級ア� �コール、側鎖高級脂肪酸、アルカン炭化水� �、シリコーンオイル、マッチングオイルか� �選択された1種または複数種からなる無極性� ��、かつ、無色透明なオイルが用いられてい� ��。また、このオイル17は、導電性液体16のス ライド移動に伴って、表示用空間Sの内部を� �動するようになっている。

 上部基板2には、無アルカリガラス基板な どの透明なガラス材またはアクリル系樹脂な どの透明な合成樹脂等の透明な透明シート材 が用いられている。また、上部基板2の非表� �面側の表面には、カラーフィルタ層11及び撥 水膜12が順次形成されており、さらには第1の 電極としての上記信号電極4が撥水膜12上に設 けられている。

 また、下部基板3には、上部基板2と同様� �、無アルカリガラス基板などの透明なガラ� �材またはアクリル系樹脂などの透明な合成� �脂等の透明な透明シート材が用いられてい� �。また、下部基板3の表示面側の表面には、� ��2の電極としての上記基準電極5及び第3の電� ��としての上記走査電極6が設けられており、 さらに、これらの基準電極5及び走査電極6を� ��うように、誘電体層13が形成されている。� �た、この誘電体層13の表示面側の表面には、 Y方向及びX方向にそれぞれ平行となるように� ��けられたリブ14a1、14a2及び14bが設けられて� �る。

 また、下部基板3では、複数の各電極部材 fが撥水膜15上で、Y方向に沿って配置された� �ブ14a1、14a2との間に設置されている。また、 各電極部材fは、上述したように、信号電極4� ��対向するように設置されており、画素領域P (図2)の長手方向(X方向)と平行になるように、 表示用空間Sの内部に設けられている。

 また、下部基板3では、誘電体層13、リブ1 4a1、14a2、14b、及び電極部材fを覆うように、� ��水膜15が設けられている。但し、この撥水� �15は、電極部材fと導電性液体16とを電気的に 絶縁することはなく、電極部材fが導電性液� �16と接触するのを許容している。

 また、下部基板3の背面側(非表示面側)に� ��、例えば白色の照明光を発光するバックラ� ��ト18が一体的に組み付けられており、透過� �の表示素子10が構成されている。このように 、バックライト18が用いられているので、本� ��施形態の表示素子10では、外光が不十分な� �合や夜間などでも、適切な表示動作を行う� �とができる。また、本実施形態では、調光� �囲が大きく、かつ、高精度な階調制御を簡� �に行える高輝度な表示素子10を容易に構成す ることができる。

 カラーフィルタ(Color Filter)層11には、赤� �(R)、緑色(G)、及び青色(B)のカラーフィルタ� �11r、11g、及び11bと、遮光膜としてのブラッ� �マトリクス部11sとが設けられており、RGBの� �色の画素を構成するようになっている。つ� �り、カラーフィルタ層11では、図2に例示す� �ように、RGBのカラーフィルタ部11r、11g、11b� �Y方向に沿って順次設けられるとともに、各� ��3つのカラーフィルタ部11r、11g、11bがX方向� �沿って設けられており、X方向及びY方向にそ れぞれ3個及び3個、合計9個の画素が配設され ている。

 また、表示素子10では、図2に例示するよ� ��に、各画素領域Pにおいて、画素の有効表示 領域P1に対応する箇所にRGBのいずれかのカラ� ��フィルタ部11r、11g、及び11bが設けられ、非� ��効表示領域P2に対応する箇所にブラックマ� �リクス部11sが設けられている。つまり、表� �素子10では、上記表示用空間Sに対し、ブラ� �クマトリクス部(遮光膜)11sによって非有効表 示領域P2(非開口部)が設定され、そのブラッ� �マトリクス部11sに形成された開口部(つまり� ��いずれかのカラーフィルタ部11r、11g、及び1 1b)によって有効表示領域P1が設定されている� ��

 また、表示素子10では、カラーフィルタ� �11r、11g、11bの各面積は、有効表示領域P1の面 積に対し、同一または若干大きい値が選択さ れている。一方、ブラックマトリクス部11sの 面積は、非有効表示領域P2の面積に対し、同� ��または若干小さい値が選択されている。尚� ��図2では、隣接する画素の境界部を明確にす るために、隣接する画素に応じた2つのブラ� �クマトリクス部11s間の境界線を点線にて示� �ているが、実際のカラーフィルタ層11では、 ブラックマトリクス部11s間の境界線は存在し ない。

 また、表示素子10では、上記仕切壁とし� �のリブ14a1、14a2、14bにより表示用空間Sが画� �領域P単位に区切られている。すなわち、表� ��素子10では、各画素の表示用空間Sは、図3に 例示するように、互いに対向する2組のリブ14 a1、14a2と、互いに対向する2つのリブ14bとに� �って区画されている。つまり、互いに対向� �る2組のリブ14a1、14a2によって画素領域P(図2)� ��X方向での寸法が規定され、互いに対向する 2つのリブ14bによって画素領域PのY方向での寸 法が規定されている。

 さらに、表示素子10では、リブ14a1、14a2、 14bによって導電性液体16が隣接する画素領域P の表示用空間Sの内部に流入するのが防がれ� �いる。すなわち、リブ14a1、14a2、14bには、例 えば光硬化性樹脂が用いられており、これら のリブ14a1、14a2、14bでは、隣接する画素間で� ��電性液体16の流入出が防止されるように、� �電体層13からの突出高さが決定されている。

 尚、上記の説明以外に、リブ14a1、14a2、14 bに代えて、例えば下部基板3上で枠状に構成� ��れたリブを画素単位に設けてもよい。また� ��隣接する画素領域Pどうしが気密に区切られ るように、上記枠状に構成されたリブの先端 部を上部基板2側に密接させてもよい。この� �うにリブの先端部を上部基板2側に密接させ� ��場合には、当該リブを貫通するように信号� ��極4を設けることで表示用空間Sの内部に信� �電極4を設置すればよい。

 撥水膜12、15には、透明な合成樹脂、好ま しくは電圧印加時に導電性液体16に対し親水� ��となる、例えば厚さ60nmのフッ素系樹脂が使 用されている。これにより、表示素子10では� ��上部基板2及び下部基板3の表示用空間S側の� ��表面側での導電性液体16との間の濡れ性(接� ��角)を大きく変化させることができ、導電性 液体16の移動速度の高速化を図ることができ� ��。また、誘電体層13は、透明な高誘電体膜� �例えば厚さ350nmの窒化シリコン(SiNx)膜によっ て構成されている。

 基準電極5及び走査電極6には、酸化インジ� �ム系(ITO)、酸化スズ系(SnO ₂ )、または酸化亜鉛系(AZO、GZO、あるいはIZO)な どの透明な電極材料が用いられている。これ らの各基準電極5及び各走査電極6は、スパッ� ��法等の公知の成膜方法により、例えば厚さ1 00nmで下部基板3上に帯状に形成されている。

 信号電極4には、X方向に平行となるよう� �配置された線状配線が用いられている。ま� �、信号電極4は、撥水膜12上で、各画素領域P� ��Y方向でのほぼ中心部を通るように設置され ており、導電性液体16を挿通して、当該導電� ��液体16に直接的に接触するように構成され� �いる。これにより、表示素子10では、表示動 作時での導電性液体16の応答性の向上が図ら� ��ている。

 また、信号電極4の表面には、例えばフッ 素系樹脂からなる透明な撥水膜(図示せず)が� ��層されており、導電性液体16の移動を円滑� �行わせるようになっている。但し、この撥� �膜は、信号電極4と導電性液体16とを電気的� �絶縁することはなく、導電性液体16の応答性 向上を阻害しないようになっている。

 尚、上記の説明以外に、上部基板2の非表 示面側の表面上に、カラーフィルタ層11、信� ��電極4、及び撥水膜12を順次積層する構成で� ��よい。

 また、この信号電極4には、導電性液体16� ��対して電気化学的に不活性な材料が使用さ� ��ており、当該信号電極4に上記信号電圧Vg(例 えば、40V)が印加されたときでも、導電性液� �16と電気化学反応を極力生じないように構成 されている。これにより、信号電極4の電気� �解の発生を防いで、表示素子10の信頼性及び 寿命を向上させることができる。

 具体的にいえば、信号電極4には、金、銀 、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも一 つを含んだ電極材料が用いられている。また 、信号電極4は、上記金属材料からなる細線� �カラーフィルタ層11上に固定したり、スクリ ーン印刷法などを用いて、カラーフィルタ層 11上に金属材料を含んだ導電性ペースト材な� ��のインク材を載置したりすることで形成さ� ��ている。

 さらに、信号電極4では、その形状が画素 の有効表示領域P1の下方に設けられた基準電� ��5の透過率を用いて、定められている。具体 的にいえば、信号電極4では、75%~95%程度の基� ��電極5の透過率に基づき、有効表示領域P1の� ��積に対し、当該有効表示領域P1上での信号� �極4の占有面積が30%以下、好ましくは10%以下� ��より好ましくは5%以下となるように、信号� �極4の形状は決定されている。

 電極部材fには、X方向に平行となるよう� �配置された線状配線が用いられており、電� �部材fは、信号電極4の下方で、各画素領域P� �Y方向でのほぼ中心部を通るように設置され� ��いる。

 また、この電極部材fは、導電性液体16と� ��触するようになっているため、信号電極4と 同様に、導電性液体16に対して電気化学的に� ��活性な材料が用いられている。具体的には� ��例えばスクリーン印刷法を用いて、金、銀� ��銅、白金、及びパラジウムの少なくとも一� ��を含んだ電極材料を誘電体層13上に形成す� �ことにより、電極部材fは、表示用空間Sの内 部に設置されている。これにより、電極部材 fの電気分解の発生が防がれて、表示素子10の 信頼性及び寿命を向上させることができるよ うになっている。また、電極部材fの形状に� �、信号電極4のものと同一の形状が選択され� ��いる。

 ここで、図5~図9を参照して、本実施形態� ��表示素子10の製造工程を具体的に説明する� �

 図5は図4に示した基準電極、走査電極、� �電体層、及び電極部材の形成工程を説明す� �図であり、図6は図4に示したリブ、及び撥水 膜の形成工程を説明する図である。図7は図4� ��示した導電性液体の充填工程を説明する図� ��あり、図8は図4に示したカラーフィルタ層� �び撥水膜の形成工程を説明する図である。� �9は、図4に示した信号電極の形成工程、及び 表示素子の最終の製造工程を説明する図であ る。

 図5(a)において、下部基板3には、例えば� �さ0.7mmの無アルカリガラス基板が用いられて おり、スパッタ法にて膜厚100nmのITO膜を下部� ��板3の表面上に成膜することによって下部基 板3側の電極形成工程が行われて、基準電極5� ��び走査電極6が形成される。また、これらの 基準電極5及び走査電極6は、画素領域Pの長手 方向で互いに交互となるように設けられる。

 その後、図5(b)に示すように、誘電体層13� ��形成工程が行われる。つまり、下部基板3、 基準電極5、及び走査電極6の上方に、誘電体� ��13として例えばCVD法を用いて、窒化シリコ� �膜を成膜した。この誘電体層13の膜厚は、例 えば350nmである。

 そして、図5(c)に示すように、誘電体層13� ��表面上に対して、例えばスクリーン印刷法� ��よって、金を含んだ導電性ペースト材など� ��インク材を載置することで電極部材fを形成 した。この電極部材fは、基準電極5及び走査� ��極6と直交するように、画素領域PのY方向の� ��央部に、かつ画素領域Pの長手方向(X方向)に 沿って設けられている。また、電極部材fの� �体的な幅寸法(Y方向の寸法)は、例えば10μmで ある。

 次に、図6(a)において、リブ14a1、14a2、14b� ��形成工程が行われる。具体的には、例えば� ��ォトリソ法を用いて、誘電体層13の表面上� �対して、UV硬化樹脂を用いたリブ14a1、14a2、1 4bを画素領域P単位に形成した。これにより、 表示面側に設けられる複数の画素領域Pに応� �て、表示用空間Sを区切るリブ(仕切壁)14a1、1 4a2、14bを下部基板(一方の基板)3側に設置する 設置工程が完了される。

 尚、画素領域Pの具体的なX方向及びY方向� ��寸法は、それぞれ2.7mm及び1.8mmである(表示� �空間SのX方向及びY方向の寸法に相当)。また� ��リブ14a1、14a2、14bでは、誘電体層13からの高 さ寸法は例えば350μmであり、X方向及びY方向� ��の各幅寸法は例えば50μmである。

 その後、図6(b)に示すように、撥水膜15の� ��膜工程が行われる。すなわち、誘電体層13� �電極部材f、及びリブ14a1、14a2、14bの各表面� �対し、例えばフッ素系樹脂材をディッピン� �法によって塗布して、80℃で30分間焼成する� ��とにより、撥水膜14を成膜した。撥水膜15の 膜厚は、例えば60nmである。これにより、導� �性液体16が保持される前の下部基板3側の中� �基板Sb1が完成される。また、下部基板3側で� ��、電極部材fも含めて撥水膜15で被覆されて� ��るので、導電性液体16が接触する部分が撥� �状態とされて、導電性液体16の移動を円滑に 行わせることが可能となっている。

 続いて、図7(a)に例示するように、中間基 板Sb1に対して、導電性液体16を充填する充填� ��程が行われる。具体的にいえば、この充填� ��程では、例えば基準電極5にDC8Vを印加し、� �査電極6及び電極部材fに0V、つまりGNDに接地� ��た状態で行われるようになっており、基準� ��極5と電極部材fとの間でエレクトロウェッ� �ィング現象を発生させた状態で実施される� �

 また、充填工程では、中間基板Sb1におい� ��、リブ14a1、14a2、14bで区画された各画素領� �P内に、例えばn-ドデカンを使用したオイル17 (図示せず)を満たした状態で、図7(a)に例示し たように、ディスペンサー装置のノズルNを� �用して、例えば上記自己分散型の顔料が添� �された塩化カリウム(KCl)の水溶液を用いた導 電性液体16が導入される。これにより、導電� ��液体16及びオイル17(図示せず)が保持された� ��部基板3側の最終的な完成基板Sb2が得られる 。

 また、充填工程では、上述したように、� ��レクトロウェッティング現象を発生させた� ��態で行われるので、導電性液体16は、基準� �極5及び電極部材fが設けられた下部基板3側� �確実に充填されることができ、画素領域P単� ��に導電性液体16を確実に封入することがで� �る。さらに、電極部材fが画素領域Pの長手方 向と平行になるように設けられているので、 導電性液体16が充填される領域を大きくする� ��とができ、導電性液体16の表示用空間Sの内� ��への封入をより容易に行うことができる。

 尚、各画素領域Pへの導電性液体16の具体� ��な充填量は、例えば0.32μLである。また、上 記ディスペンサー装置のノズルNの内径は、� �えば100μmである。

 また、上記の説明以外に、基準電極5及び 走査電極6の双方にDC10Vを印加し、電極部材f� �接地したり、電極部材fにDC10Vを印加し、基� �電極5及び走査電極6の双方を接地したりする ことで、導電性液体16の充填工程を実施して� ��よい。このような電圧印加を行った場合に� ��、下部基板3側全面を親水性とすることがで き、より確実に、かつ、より容易に導電性液 体16を充填できる。つまり、基準電極5及び走 査電極6の一方を電圧印加または接地する場� �に比べて、画素領域Pに対するノズルNの設置 精度が低い場合、つまりノズルNの位置ズレ� �多少許容した状態でも、導電性液体16を画素 領域P単位に封入できる。

 また、図8(a)において、上部基板2には、� �えば厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板が用い られており、例えばフォトリソグラフィ法を 用いて、カラーフィルタ部11r、11g、11bとブラ ックマトリクス部11sとを上部基板2の表面上� �積層することによってCF形成工程が行われて 、カラーフィルタ層11が形成される。このカ� ��ーフィルタ層11には、感光性樹脂(例えば、� ��反応性アクリルモノマー)と対応する顔料と が用いられており、例えば2μm程度の膜厚と� �れている。

 そして、図8(b)に示すように、撥水膜12の� ��膜工程が行われる。すなわち、カラーフィ� ��タ層11の表面に対し、例えばフッ素系樹脂� �をディッピング法によって塗布して、80℃で 30分間焼成することによって、撥水膜12を成� �した。撥水膜12の膜厚は、例えば60nmである� �

 次に、図9(a)に示すように、上部基板2側� �電極形成工程が行われる。つまり、カラー� �ィルタ層11の表面上に対して、例えば金から なる細線を固定することにより、信号電極4� �設置される。

 そして、図9(b)に示すように、導電性液体 16及びオイル17を保持した下部基板3に対し、� ��えばUV接着剤を用いて、上部基板2を上方か� ��組み付けて一体化することにより、表示素� ��10が完成される。尚、上部基板2と下部基板3 との間の離間(ギャップ)寸法は、例えば400μm� ��ある。

 また、この上部基板2と下部基板3とを一� �化する工程では、上記充填工程から引き続� �て、上記エレクトロウェッティング現象を� �生させた状態で行われており、各画素領域P� ��に充填された導電性液体16が隣接する画素� �域Pに移動するのを極力防がれた状態で実施� ��れる。

 ここで、図10も参照して、上記のように� �成された本実施形態の画像表示装置1の表示� ��作について具体的に説明する。

 図10は、上記画像表示装置の動作例を説� �する図である。

 図10において、基準ドライバ8は、全ての� ��基準電極5に対して、常にHigh電圧(第1の電圧 )を基準電圧Vsとして印加する。また、走査ド ライバ9は、例えば同図の左側から右側に向� �う所定の走査方向で、走査電極6に対して、� ��査電圧Vdとして上記選択電圧を順次印加す� �。具体的には、走査ドライバ9は、走査電極6 に対して、選択電圧としてLow電圧(第2の電圧) を順次印加して選択ラインとする走査動作を 行う。この選択ラインでは、信号ドライバ7� �外部からの画像入力信号に応じて、対応す� �信号電極4に対して、High電圧またはLow電圧を 信号電圧Vgとして印加する。これにより、選� ��ラインの各画素では、導電性液体16が有効� �示領域P1側または非有効表示領域P2側に移動� ��れて、表示面側の表示色が変更される。

 また、走査ドライバ9は、Low電圧が印加さ れない残りの全ての走査電極6に対してHigh電� ��を上記非選択電圧として印加して、非選択� ��インとする。これにより、非選択ラインの� ��画素では、導電性液体16が有効表示領域P1側 または非有効表示領域P2側で静止され、表示� ��側の表示色が変更されない。

 上記のような表示動作を行う場合、基準� ��極5、走査電極6、及び信号電極4への印加電� ��の組み合わせは、表1に示されるものとなる 。さらに、導電性液体16の挙動及び表示面側� ��表示色は、表1に示すように、印加電圧に応 じたものとなる。なお、表1では、High電圧、� ��びLow電圧をそれぞれ"H"、及び"L"にて略記し� ��いる(後掲の表2でも同様。)。

 <選択ラインでの動作>
 選択ラインでは、信号電極4に対して例えば High電圧が印加されているときでは、基準電� �5と信号電極4との間では、共にHigh電圧が印� �されているので、これらの基準電極5と信号� ��極4との間には、電位差が生じていない。一 方、信号電極4と走査電極6との間では、走査� ��極6に対して、Low電圧が印加されているので 、電位差が生じている状態となる。このため 、導電性液体16は、信号電極4に対して、電位 差が生じている走査電極6側に表示用空間Sの� ��部を移動する。この結果、導電性液体16は� �図4(b)に例示したように、非有効表示領域P2� �に移動した状態となり、オイル17を基準電極 5側に移動させて、バックライト18からの照明 光がカラーフィルタ部11rに達するのを許容す る。これにより、表示面側での表示色は、カ ラーフィルタ部11rによる赤色表示(CF着色表示 )の状態となる。また、画像表示装置1では、� ��接するRGBの3つの全画素において、それらの 導電性液体16が非有効表示領域P2側に移動し� �、CF着色表示が行われたときに、当該RGBの画 素からの赤色光、緑色光、及び青色光が白色 光に混色して、白色表示が行われる。

 一方、選択ラインにおいて、信号電極4に 対してLow電圧が印加されているときでは、基 準電極5と信号電極4との間では、電位差が生� ��、信号電極4と走査電極6との間には、電位� �が生じていない。従って、導電性液体16は、 信号電極4に対して、電位差が生じている基� �電極5側に表示用空間Sの内部を移動する。こ の結果、導電性液体16は、図4(a)に例示したよ うに、有効表示領域P1側に移動した状態とな� ��、バックライト18からの照明光がカラーフ� �ルタ部11rに達するのを阻止する。これによ� �、表示面側での表示色は、導電性液体16によ る黒色表示(非CF着色表示)の状態となる。

 <非選択ラインでの動作>
 非選択ラインでは、信号電極4に対して例え ばHigh電圧が印加されているときでは、信号� �極4、基準電極5、及び走査電極6の全ての電� �がHigh電圧となり、これらの電極間には電位� ��が生じていない。それ故、導電性液体16は� �状の位置、すなわち基準電極5側または走査� ��極6側から移動せずに、静止した状態で維持 される。この結果、表示色は、現状の黒色表 示またはCF着色表示から変更されずに維持さ� ��る。

 同様に、非選択ラインにおいて、信号電� ��4に対してLow電圧が印加されているときでも 、導電性液体16は現状の位置に静止した状態� ��維持されて、現状の表示色で維持される。� ��なわち、基準電極5及び走査電極6の双方に� �して、High電圧が印加されているので、基準� ��極5と信号電極4との間の電位差及び走査電� �6と信号電極4との間の電位差は、共に同じ電 位差が生じるからである。

 以上のように、非選択ラインにおいては� ��信号電極4がHigh電圧及びLow電圧のいずれか� �電圧であっても、導電性液体16は移動せずに 、静止して、表示面側での表示色は変化しな い。

 一方、選択ラインにおいては、信号電極4 への印加電圧に応じて、上述のように、導電 性液体16を移動させることができ、表示面側� ��の表示色を変更させることができる。

 また、画像表示装置1では、表1に示した� �加電圧の組み合わせによって、選択ライン� �の各画素での表示色は、例えば図10に示すよ うに、各画素に対応する信号電極4への印加� �圧に応じて、カラーフィルタ部11r、11g、11b� �よるCF着色(赤色、緑色、あるいは青色)また� ��導電性液体16による非CF着色(黒色)となる。� ��た、走査ドライバ9が、例えば走査電極6の� �択ラインを図10の左から右へ走査動作を行う 場合、画像表示装置1の表示部での各画素の� �示色もまた同図10の左から右に向かって順次 変化することとなる。したがって、走査ドラ イバ9による選択ラインの走査動作を高速で� �うことにより、画像表示装置1において、表� ��部での各画素の表示色も高速に変化させる� ��とが可能となる。さらに、選択ラインの走� ��動作に同期させて信号電極4への信号電圧Vg� ��印加を行うことにより、画像表示装置1では 、外部からの画像入力信号に基づいて、動画 像を含んだ種々の情報を表示することが可能 となる。

 また、基準電極5、走査電極6、及び信号� �極4への印加電圧の組み合わせは、表1に限定 されるものではなく、表2に示すものでもよ� �。

 すなわち、基準電極5には、基準ドライバ 8から常にLow電圧(第2の電圧)を基準電圧Vsとし て印加する。走査電極6には、走査ドライバ9� ��より図1の左側から順次1本ずつHigh電圧(第1� �電圧)を上記選択電圧として印加して選択ラ� ��ンとする走査動作を行う。また、走査ドラ� ��バ9は、High電圧が印加されない残りの全て� �走査電極6に対してLow電圧を上記非選択電圧� ��して印加して、非選択ラインとする。信号� ��極4には、信号ドライバ7により外部からの� �像入力信号に応じて、High電圧またはLow電圧� ��信号電圧Vgとして印加する。

 <選択ラインでの動作>
 選択ラインでは、信号電極4に対して例えば Low電圧が印加されているときでは、基準電極 5と信号電極4との間では、共にLow電圧が印加� ��れているので、これらの基準電極5と信号電 極4との間には、電位差が生じていない。一� �、信号電極4と走査電極6との間では、走査電 極6に対して、High電圧が印加されているので� ��電位差が生じている状態となる。従って、� ��電性液体16は、信号電極4に対して、電位差� ��生じている走査電極6側に表示用空間Sの内� �を移動する。この結果、導電性液体16は、図 4(b)に例示したように、非有効表示領域P2側に 移動した状態となり、オイル17を基準電極5側 に移動させて、バックライト18からの照明光� ��カラーフィルタ部11rに達するのを許容する� ��これにより、表示面側での表示色は、カラ� ��フィルタ部11rによる赤色表示(CF着色表示)の 状態となる。また、表1に示した場合と同様� �、隣接するRGBの3つの全画素において、CF着� �表示が行われたときには、白色表示が行わ� �る。

 一方、選択ラインにおいて、信号電極4に 対してHigh電圧が印加されているときでは、� �準電極5と信号電極4との間では、電位差が生 じ、信号電極4と走査電極6との間には、電位� ��が生じていない。従って、導電性液体16は� �信号電極4に対して、電位差が生じている基� ��電極5側に表示用空間Sの内部を移動する。� �の結果、導電性液体16は、図4(a)に例示した� �うに、有効表示領域P1側に移動した状態とな り、バックライト18からの照明光がカラーフ� ��ルタ部11rに達するのを阻止する。これによ� ��、表示面側での表示色は、導電性液体16に� �る黒色表示(非CF着色表示)の状態となる。

 <非選択ラインでの動作>
 非選択ラインでは、信号電極4に対して例え ばLow電圧が印加されているときでは、信号電 極4、基準電極5、及び走査電極6の全ての電極 がLow電圧となり、これらの電極間には電位差 が生じていない。それ故、導電性液体16は現� ��の位置、すなわち基準電極5側または走査電 極6側から移動せずに、静止した状態で維持� �れる。この結果、表示色は、現状の黒色表� �またはCF着色表示から変更されずに維持され る。

 同様に、非選択ラインにおいて、信号電� ��4に対してHigh電圧が印加されているときで� �、導電性液体16は現状の位置に静止した状態 で維持されて、現状の表示色で維持される。 すなわち、基準電極5及び走査電極6の双方に� ��して、Low電圧が印加されているので、基準� ��極5と信号電極4との間の電位差及び走査電� �6と信号電極4との間の電位差は、共に同じ電 位差が生じるからである。

 以上のように、表2に示した場合でも、表 1に示した場合と同様に、非選択ラインにお� �ては、信号電極4がHigh電圧及びLow電圧のいず れかの電圧であっても、導電性液体16は移動� ��ずに、静止して、表示面側での表示色は変� ��しない。

 一方、選択ラインにおいては、信号電極4 への印加電圧に応じて、上述のように、導電 性液体16を移動させることができ、表示面側� ��の表示色を変更させることができる。

 また、本実施形態の画像表示装置1では、 表1及び表2に示した印加電圧の組み合わせ以� ��に、信号電極4への印加電圧を、High電圧ま� �はLow電圧の2値だけではなく、これらのHigh電 圧とLow電圧との間の電圧を、表示面側に表示 される情報に応じて変化させることもできる 。すなわち、画像表示装置1では、信号電圧Vg を制御することにより、階調表示が可能とな る。これにより、表示性能に優れた表示素子 10を構成することができる。

 以上のように構成された本実施形態の表� ��素子10では、上記電極部材fが表示用空間Sの 内部に設けられるとともに、当該電極部材f� �対し、0V(所定の電圧)を印加することによっ� ��、導電性液体16は表示用空間Sの内部側に充� ��されている。これにより、上記従来例と異� ��り、表示用空間Sの内部に導電性液体16を容� ��に封入することができ、表示素子10の生産� �(生産効率)を向上させることができる。

 また、本実施形態では、基準電極5と電極 部材fとの間でエレクトロウェッティング現� �を発生させた状態で、導電性液体16の充填工 程を実施しているので、導電性液体16を下部� ��板(一方の基板)3上に保持させ、導電性液体1 6を表示用空間Sの内部側に確実に充填させる� ��とができる。

 また、本実施形態の表示素子10では、複� �の基準電極(第2の電極)5及び複数の走査電極( 第3の電極)6が、互いに交互に、かつ、複数の 信号電極4と交差するように、下部基板(第2の 基板)3側に設けられている。また、本実施形� ��の表示素子10では、信号ドライバ(信号電圧� ��加部)7、走査ドライバ(走査電圧印加部)8、� �び基準ドライバ(基準電圧印加部)9が信号電� �4、走査電極6及び基準電極5に対して、信号� �圧、走査電圧(選択電圧または非選択電圧)、 及び基準電圧を印加するようになっている。 これにより、本実施形態では、優れた生産性 及び信頼性を有するマトリクス駆動方式の表 示素子を構成することができる。

 [第2の実施形態]
 図11は、非表示面側から見た場合における� �本発明の第2の実施形態にかかる表示素子に� ��けられた下部基板側の要部構成を示す拡大� ��面図である。図12(a)及び図12(b)は、それぞれ 非CF着色表示時及びCF着色表示時における、� �11に示した表示素子の要部構成を示す断面図 である。図において、本実施形態と上記第1� �実施形態との主な相違点は、画素領域を挟� �ように、表示用空間の内部に複数の電極部� �を設けた点である。なお、上記第1の実施形� ��と共通する要素については、同じ符号を付� ��て、その重複した説明は省略する。

 つまり、図11に示すように、本実施形態� �は、各画素領域PはX方向に平行に設けられた リブ14bと、Y方向に平行に設けられたリブ14a� �により、区画されており、各画素領域Pでは� ��2本の電極部材fが画素領域Pを挟むように表� ��用空間Sの内部に設けられている。詳細には 、電極部材fはリブ14a、14bのY方向での隙間に� ��置されるように誘電体層13上に形成された� �のであり、画素領域Pの長手方向(X方向)に平� ��となるように設けられている。

 そして、本実施形態の表示素子10では、� �12(a)に例示するように、導電性液体16がカラ� ��フィルタ部11rと基準電極5との間で保持され ると、バックライト19からの光が導電性液体1 6により遮光されて、黒色表示(非CF着色表示)� ��行われる。一方、図12(b)に例示するように� �導電性液体16がブラックマトリクス部11sと走 査電極6との間で保持されると、バックライ� �19からの光は導電性液体16に遮光されること� ��く、カラーフィルタ部11rを通過することに� ��り、赤色表示(CF着色表示)が行われる。

 以上の構成により、本実施形態では、上� ��第1の実施形態と同様な作用・効果を奏する ことができる。また、本実施形態では、2本� �電極部材fが、画素領域Pを挟むように、表示 用空間Sの内部に設けられているので、画素� �域Pの内部側で導電性液体16を確実に充填さ� �ることができる。

 尚、上記の実施形態はすべて例示であっ� ��制限的なものではない。本発明の技術的範� ��は特許請求の範囲によって規定され、そこ� ��記載された構成と均等の範囲内のすべての� ��更も本発明の技術的範囲に含まれる。

 例えば、上記の説明では、カラー画像表� ��を表示可能な表示部を備えた画像表示装置� ��本発明を適用した場合について説明したが� ��本発明は文字及び画像を含んだ情報を表示� ��る表示部が設けられた電気機器であれば何� ��限定されるものではなく、例えば電子手帳� ��のPDAなどの携帯情報端末、パソコンやテレ� ��などに付随する表示装置、あるいは電子ペ� ��パーその他、各種表示部を備えた電気機器� ��好適に用いることができる。

 また、上記の説明では、導電性液体への� ��界印加に応じて、当該導電性液体を移動さ� ��るエレクトロウェッティング方式の表示素� ��を構成した場合について説明したが、本発� ��の表示素子は、これに限定されるものでは� ��く、外部電界を利用して、表示用空間の内� ��で導電性液体を動作させることにより、表� ��面側の表示色を変更可能な電界誘導型の表� ��素子であれば何等限定されるものではなく� ��電気浸透方式、電気泳動方式、誘電泳動方� ��などの他の方式の電界誘導型表示素子に適� ��することができる。

 但し、上記各実施形態のように、エレク� ��ロウェッティング方式の表示素子を構成す� ��場合の方が、導電性液体を低い駆動電圧で� ��速に移動させることが可能となる。しかも� ��3つの電極を設けて、導電性液体をスライド 移動させているので、導電性液体の形状を変 化させるものに比べて、表示面側の表示色の 切換速度の高速化及び省力化を容易に図るこ とができる。また、エレクトロウェッティン グ方式の表示素子では、導電性液体の移動に 応じて表示色が変更されるので、液晶表示装 置等と異なり、視野角依存性がない点でも好 ましい。さらには、画素毎にスイッチング素 子を設ける必要がないので、構造簡単で高性 能なマトリクス駆動方式の表示素子を低コス トで構成できる点でも好ましい。しかも、液 晶層などの複屈折材料を用いていないので、 情報表示に使用される、バックライトからの 光や外光の光利用効率に優れた高輝度な表示 素子を容易に構成できる点でも好ましい。

 また、上記の説明では、バックライトを� ��えた透過型の表示素子を構成した場合につ� ��て説明したが、本発明はこれに限定される� ��のではなく、拡散反射板などの光反射部を� ��する反射型や、前記光反射部とバックライ� ��とを併用した半透過型の表示素子にも適用� ��ることができる。

 また、上記の説明では、信号電極(第1の� �極)を上部基板(第1の基板)側に設けるととも� ��、基準電極(第2の電極)及び走査電極(第3の� �極)を下部基板(第2の基板)側に設けた場合に� ��いて説明した。しかしながら、本発明は、� ��示用空間の内部に、所定の電圧を印加可能� ��構成されるとともに、導電性液体を充填す� ��ための電極部材を設けて、当該電極部材に� ��して、所定の電圧を印加することにより、� ��示用空間の内部側に前記導電性液体を充填� ��せるものであれば、電極の設置数、設置箇� ��などは上記のものに何等限定されない。具� ��的にいえば、例えば第1の電極を第2の基板� �やリブ上に設けるとともに、第2の電極及び� ��3の電極を第1の基板側に設けてもよい。

 また、上記の説明では、基準電極(第2の� �極)及び走査電極(第3の電極)を有効表示領域� ��及び非有効表示領域側にそれぞれ設置した� ��合について説明したが、本発明はこれに限� ��されるものではなく、第2の電極及び第3の� �極を非有効表示領域側及び有効表示領域側� �それぞれ設置してもよい。

 また、上記の説明では、基準電極(第2の� �極)及び走査電極(第3の電極)を下部基板(第2� �基板)の表示面側の表面に設けた場合につい� ��説明したが、本発明はこれに限定されるも� ��ではなく、絶縁材料からなる上記第2の基板 の内部に埋設した第2及び第3の電極を用いる� ��ともできる。このように構成した場合には� ��第2の基板を誘電体層として兼用させること ができ、当該誘電体層の設置を省略すること ができる。さらに、誘電体層を兼用した第1� �び第2の基板上に第1の電極を直接的に設け、 表示用空間の内部に当該第1の電極を設置す� �構成でもよい。

 また、上記の説明では、透明な電極材料� ��用いて基準電極(第2の電極)及び走査電極(第 3の電極)を構成した場合について説明したが� ��本発明は第2及び第3の電極のうち、画素の� �効表示領域に対向するように設置される一� �の電極だけを透明な電極材料によって構成� �ればよく、有効表示領域に対向されない他� �の電極には、アルミニウム、銀、クロム、� �の他の金属などの不透明な電極材料を使用� �ることができる。

 また、上記の説明では、帯状の基準電極( 第2の電極)及び走査電極(第3の電極)を用いた� ��合について説明したが、本発明の第2及び第 3の電極の各形状はこれに何等限定されない� �例えば透過型に比べて、情報表示に用いら� �る光の利用効率が低下する反射型の表示素� �では、線状や網状などの光ロスが生じ難い� �状としてもよい。

 また、上記の説明では、信号電極(第1の� �極)に線状配線を用いた場合について説明し� ��が、本発明の第1の電極はこれに限定される ものではなく、網状配線などの他の形状に形 成された配線も使用することができる。

 但し、上記の各実施形態のように、透明� ��透明電極が用いられた第2及び第3の電極の� �過率を用いて、第1の電極の形状を定める場� ��の方が、不透明な材料を使用して第1の電極 を構成したときでも、当該第1の電極の影が� �示面側に現れるのを防ぐことができ、表示� �位が低下するのを抑えることができる点で� �ましく、さらには線状配線を用いた場合に� �、上記表示品位の低下を確実に抑えること� �できる点でより好ましい。

 また、上記の説明では、塩化カリウムの� ��溶液を導電性液体に用いるとともに、金、� ��、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも� ��つを用いて、信号電極(第1の電極)を構成し� ��場合について説明したが、本発明は表示用� ��間の内部に設置されて、導電性液体と接触� ��る第1の電極に、当該導電性液体に対して電 気化学的に不活性な材料を用いたものであれ ば何等限定されない。具体的にいえば、導電 性液体には、塩化亜鉛、水酸化カリウム、水 酸化ナトリウム、アルカリ金属水酸化物、酸 化亜鉛、塩化ナトリウム、リチウム塩、リン 酸、アルカリ金属炭酸塩、酸素イオン伝導性 を有するセラミックスなどの電解質を含んだ ものを使用することができる。また、溶媒に は、水以外に、アルコール、アセトン、ホル ムアミド、エチレングリコールなどの有機溶 媒を使用することもできる。さらに、本発明 の導電性液体には、ピリジン系、脂環族アミ ン系、または脂肪族アミン系などの陽イオン と、フッ化物イオンやトリフラート等のフッ 素系などの陰イオンとを含んだイオン液体(� �温溶融塩)を使用することもできる。

 但し、上記の各実施形態のように、所定� ��電解質を溶かした水溶液を導電性液体に使� ��する場合の方が、取扱性に優れるとともに� ��製造が簡単な表示素子を容易に構成するこ� ��ができる点で好ましい。

 また、本発明の第1の電極(信号電極)及び� ��極部材には、例えばアルミニウム、ニッケ� ��、鉄、コバルト、クロム、チタン、タンタ� ��、ニオブあるいはそれらの合金などの導電� ��を有する金属を用いた電極本体と、この電� ��本体の表面を覆うように設けられた酸化被� ��とを備えた不動態を使用することができる� ��

 但し、上記の各実施形態のように、金、� ��、銅、白金、及びパラジウムの少なくとも� ��つを第1の電極及び電極部材に用いる場合の 方が、イオン化傾向の小さい金属を使用する こととなり、当該電極の簡略化を図りつつ、 導電性液体との間での電気化学反応を確実に 防ぐことが可能となって信頼性の低下が防が れた長寿命な表示素子を容易に構成すること ができる点で好ましい。また、イオン化傾向 の小さい金属は導電性液体との間の界面に生 じる界面張力を比較的小さくすることができ ることから、導電性液体を移動させないとき では、その固定位置で当該導電性液体を安定 した状態で容易に保持できる点でも好ましい 。

 また、上記の説明では、無極性のオイル� ��用いた場合について説明したが、本発明は� ��れに限定されるものではなく、導電性液体� ��混じり合わない絶縁性流体であればよく、� ��えばオイルに代えて、空気を使用してもよ� ��。また、オイルとして、シリコーンオイル� ��脂肪系炭化水素などを使用することができ� ��。

 但し、上記の各実施形態のように、導電� ��液体と相溶性がない無極性のオイルを用い� ��場合の方が、空気と導電性液体とを用いる� ��合よりは、無極性のオイル中で導電性液体� ��液滴がより移動し易くなって、当該導電性� ��体を高速移動させることが可能となり、表� ��色を高速に切り換えられる点で好ましい。

 また、上記の説明では、黒色に着色され� ��導電性液体及びカラーフィルタ層を用いて� ��RGBの各色の画素を表示面側に設けた場合に� ��いて説明したが、本発明はこれに限定され� ��ものではなく、複数の画素領域が、表示面� ��でフルカラー表示が可能な複数の色に応じ� ��それぞれ設けられているものであればよい� ��具体的には、RGB、シアン(C)、マゼンタ(M)、� ��びイエロー(Y)のCMY、またはRGBYCなどに着色� �れた複数色の導電性液体を用いることもで� �る。

 また、上記の説明では、カラーフィルタ� ��を上部基板(第1の基板)の非表示面側の表面� ��形成した場合について説明したが、本発明� ��これに限定されるものではなく、第1の基板 の表示面側の表面や下部基板(第2の基板)側に カラーフィルタ層を設置することもできる。 このように、カラーフィルタ層を用いる場合 の方が、複数色の導電性液体を用意する場合 に比べて、製造簡単な表示素子を容易に構成 できる点で好ましい。また、このカラーフィ ルタ層に含まれたカラーフィルタ部(開口部)� ��びブラックマトリクス部(遮光膜)により、� �示用空間に対し、有効表示領域及び非有効� �示領域をそれぞれ適切に、かつ、確実に設� �することができる点でも好ましい。